SE526640C2 - Kolvmotor för ett motorfordon innefattande ett kopplingsarrangemang för överföring av vridmoment från en vevaxelände till en i cylinderblocket lagrad vevaxelfläns - Google Patents

Description

_15 20 n n I Ü O O .CCI O I I I Q I I 0000 ßj0 IJ! 0 0 0 0 0000 00 0 0 000 0 000 0 0000 000 i _30 526 640 2 . monteras svânghjul, koppling och växellåda vanligtvis direkt på motorn. Med en ex- centriskt lagrad vevaxel uppstår då problem när kraften skall överföras från vevax- I eln till svänghjulet eftersom vevaxelns position i radiell riktning ej är konstant.

Av detta skäl har olika typer av kopplingar tagits fram för att möjliggöra lcraftöver- föringen från vevaxeln till svänghjullkopplingilväxellåda. i ' Känd teknik Det amerikanska patentdokumentet US 6 443 106 visar en excentriskt lagrad vevax- i el. Såsom av fig. 1 kan vevaxeln 1 överföra ett vridmoment till en, i radiell riktning förskjuten, axel 15 för vidarebefordran till svänghjul/koppling/växellåda.

För detta ändamål utnyttjas ett kopplingsarrangemang (se fig. 2-3) med två axiellt separerade kopplingshalvor 17, 18. Dessa är monterade på varsin av dessa axlar och i avsedda att samverka via elementen 19. Emellertid resulterar denna koppling i en, i axiell riktning, mer utrymmeskrävande motor eftersom den här typen av kopplings- arrangemang ej är nödvändig i en konventionell motor med konstant kompressions- _ förhållande. Detta är inte önskvärt eftersom utrymmet i ett motorfordons motorrum är begränsat. Dessutom innebär det att om ett motorfordon är tänkt att kunna utrus- tas med olika motorvarianter, exempelvis en första variant med variabelt kompres- sionsförhållande och en andra variant med konstant kompressionsförhållande kan det försvåra gemensamma infastningar för svänghjul/koppling/växellåda i motor- rummet, vilket fördyrar motorfordonet som helhet. _ Det franska patentdokurnentet FR 2 825 756 visar en excentriskt lagrad vevaxel vars läge kan ändras så att kompressionsförhållandet i en förbränningsmotor varieras. i lVevaxeln kan överföra ett vridmoment till ett svänghjul 43 på vilket är monterat en vevaxelfläns 48 som är splineskopplad till en axel 44 (se fig. 6). För detta ändamål används ett kopplingsarrangemang med kopplingselement 50-53 som inbördes kan glida i radiella riktningar samtidigt som kraftöverföringen säkras (se fig. 7-8).

Emellertid uppkommer stora friktionsförluster under drift på grund av glidning _ 10 15 20 526 640 3 , mellan kopplingselernentens glidytor. Detta påverkar totalverkningsgraden för .mo- torn negativt och därmed också bränsleförbrukningen. Vidare är svänghjulet speci- alanpassat för denna motorvariant med variabelt kompressionsfórhållande och såle- des inte optimerat for att kunna användas i en kolvmotor med konstant kompres- sionsfórlrållande. i För både Us 6 443 106 6611 FR 2 825 756 medfsr de speciaianpassade svangiijuien att en konventionell automatväxellåda i standardutfórande inte går att installera i fordonet.

Syfte med uppfinningen Ett syfte med uppfinningen är att tillhandahålla en kolvmotor med variabelt kom- pressionstörhållande som har ett kompakt utförande.

Ett annat syñe med uppfinningen är att tillhandahålla en kolvmotor med variabelt kompressionsförhållande som, jämfört med en kolvmotor med konstant kompres- sionsfórhâllande, har samma yttre geometri.

Sammanfattning av uppfinningen Dessa och andra syften uppnås med hjälp av en kolvmotor med de i patentkrav l angivna särdragen. Eftersom vevaxeländen och vevaxelflänsen tillsammans bildar ' i ett i axiell riktning utsträckt urtag som rymmer kopplingsarrangemanget kommer detta kopplingsarrangemang inte påverka kolvrnotorns yttre geometri då det kan in- rymmas i urtaget. Detta innebär i sin tur att vevaxelflänsens position i cylinder- blocket ej kommer påverkas, och därmed inte heller positionerna för svänghjul, koppling växellåda i motorrummet, vilka i konventionella motorer är monterade di- rekt på vevaxelflänsen. Härigenom påverkas inte heller deras infastxiingspunkter, upphångningar och dylikt i motorrummet av den här typen av kopplingsarrange- mang, vilket är fördelaktigt om ett motorfordon är tänkt att kunna utrustas med flera . olika motorvarianter. 526 640 Därmed underlättas anpassning till manuella/automatiska växellådor med gemen- i samma gränssnitt, men också att idén som sådan kan realiseras i befmtlig produk- tionsmiljö utan några större modifieringar.

Företrädesvis är det av vevaxeländen och vevaxelflänsen bildade urtaget cylindriskt och lämpligtvis innefattar uttaget ett första urtagsparti anordnat i vevaxeländen och ett andra urtagsparti anordnat i vevaxelflänsen. Härmed kan dessa urtagspartier an- passas efter kopplinsarrangemangets form och storlek.

Företrädesvis omfattar kopplingsarrangemanget en första halva fástad i det första i urtagspartiet ochen andra halva fästad i det andra urtagspartiet, varvid de båda hal- voma är hopkopplade med varandra för överföring av vridmoment och lâmpligtvis i är den första och den andra halvan rörligt anordnade, i urtagets radiella riktning, i, respektive urtagsparti. Härmed kan respektive halva parera för vevaxelns positions- förändringar vid justering av kompressionsförhållandet med bibehållen förmåga till överföring av vridmoment. - Företrädesvis är den första och den andra halvan axiellt rörliga i förhållande till var- andra. Härmed kan kopplingsarrangemanget parera för axiella rörelser, varvid på- frestningar på motorn minskar.

Lämpligtvis är den första och den andra halvan hopkopplade med varandra medelst ett splinesfiårband. Härmed erhålls ett bra förband för vridmomentöverfcäring sarnti- digt som den axiella rörligheten säkerställs.

Företrädesvis är kopplingsaggregatet anordnat i kolvmotom för överföring av vrid- moment till svänghjul och/eller kamaxel. Härmed kan kopplingsaggregatet användas för lcraftöverföring i flera applikationer. i 10 15 20 526 640 ~ Kort beskrivning av ritningarna Uppfinningen kommer nu att beskrivas med hänvisning till bifogade figurblad, på vilka: i I i i Fig. 1 'visar en perspektivvy av en kolvmotor enligt uppfinningen i genomskärning.

Fig. visar en förstorad vyav en töredragen utföringsfonn av ett kopplingsarran- gemang.

Beskrivning av en föredragen utfóringsform av uppfinningen Fig. 1 visar i genomskäming en förbränningsmotor 1 av kolvtyp avsedd för ett mo- torfordon. Förbränningsmotom har fyra cylindrar 3 med tillhörande kolvar 5. Dessa är på sedvanlig sätt förbundna med en gemensam vevaxel 7 medelst vevstakar 9.

Vevaxeln 7 bärs upp av ett flertal excentriska rarnlager 11 anordnade i förbrän- ningsmotoms cylinderblock, vilket möjliggör rotation av vevaxeln 7 i cylinder- blocket. Den lcrafi som utvinns i cylindrama 3 överförs, via vevstakarna 9, till vev- axeln 7 för vidarebefordran till en icke-visad koppling/växellåda för driñ av motor- fordonets hjul, men möjligtvis även till kamaxel för öppning/stängning av kolvrno- toms ventiler eller andra anordningar som kan behöva ta del av den av kolvmotom producerade energin.

Med excentriska rarnlager 11 menas excentrisk lagring av vevaxeln 7 och innebär att vevaxelns centrumaxel ej sammanfaller med den centrumaxel som förbinder de olika rarnlagren. Genom att ramlagren ll dessutom vridbart anordnade cylin- .derblocket blir det härmed möjligt att ändra vevaxelns 7 position i radiell riktning och då främst i höjdled, d.v.s. avståndet mellan vevaxeln och cylinderhuvudet. Här- med kan förbränningsruinsvolyrnen ändras samtidigt som slaglängden bibehålls, vil- ket således påverkar kolvmotoms 1 kompressionsförhållande. Vridningen av varje ramlager 11 sker med hjälp av en icke-visad anordning, men det är väl känt för fackmannen att nyttja olika typer av anordningar för att åstadkomma den här typen 526 640 6 av vridning, se exempelvis FR 2 825 756. Genom att variera vevaxelns 7 position på det här sättet kan motorns prestanda förbättras genom att kompressionsfórhållandet optimeras med avseende på den driftsituation som råder. “ Fig. 2 visar en förstoring av kolvmotorn 1 i fig. 1, med fokusering på den i fig. 1 vi- sade vänstra delen av kolvmotom. En vevaxelände 13 är lagrad i ettav de excentris- ka ramlagren 11 och omfattar en cylinderformad del 13 som bildar en utkragning av i f - i vevaxeländen i axiell riktning. I detta fall utgör den cylinderformade utkragningen i I del av en vevsläng. I ett lager 15 i cylinderblocket är också en cirkulär vevaxelfläris 17 roterbart anordnad, varvid flänsen 17 kan rotera med avseende på cylinderblock- 'I et. Till skillnad mot vevaxeln 7 är flänsen 17 ej excentriskt lagrad i cylinderblocket.

Följaktligen kommer flänsens 17 position i radiell riktning vara konstant och där- med också dess avstånd till cylinderhuvudet. Detta är viktigt då sväng- hjul/koppling/växellåda ska kunna kopplas på den roterbara flänsen 17. Därmed kommer vevaxeländen 13 att kunna röra sig i radiell riktning i förhållande till flän- sen 17. Detta sker när de excentriska ramlagren ll vrids vid inställning av det kom- pressionsförhållande som, beroende på aktuell driftsituation, är önskvärt.

Vevaxelflänsen 17 och vevaxeländen 13 är anordnade bredvid varandra, sett i axiell riktning, med respektive centrumaxlar belägna i plan som är parallellamed var- andra. Vevaxelflänsen 17 är positionerad ”nedströms” vevaxeländen 135, sett i kraft- överföringsriktiiingen. Flänsen 17 och vevaxeländen 13 bildar, när de är anordnade intill varandra såsom visas i fig. 2, tillsammans ett i axiell riktning utsträckt urtag 19 med en cylindrisk inneryta. Detta urtag 19 omfattas av ett första urtagsparti 23 an- ordnati flänsen 17 och ett andra urtagsparti 25 anordnat i vevaxeländen 13. Såsom framgår av fig. 2 sträcker sig det andra urtagspartiet 25 genom hela den cylinder- ' formade utkragningen och vidare in i vevaxelns vevsläng.

Ett kopplingsarrangemang krävs för att kunna överföra ett vridmoment från vevax- eln till vevaxelflänsen för vidarebefordran till motorfordonets växellåda. Därtill 10 15 20 526 640 7 krävs att vridmomentet kan överföras mellan vevaxeln och vevaxelflänsen även om deras centrumaxlar är belägna i olika plan.

För detta ändamål är flera varianter av kopplingsarrangemang tänkbara av vilka en föredragen variant kommer att beskrivas.

Ett kopplingsarrangemanget 27 enligt uppfinningen innefattar tvål kopplingshalvor 29, 31 som är förenade medelst ett element 33 i form av ett splinestörband 33. Den första kopplingshalvan 29 omfattar en del 30 bestående av fyra tappar som tillsam- mans formar ett kors. Den korsforrnade delen 30 medelst två av sina tappar tör- bunden med kopplingshalvan 29, vilken är väsentligen gaffelfonnad, medan de öv- riga två tappar-na är förbundna med den cylindriska innerytan hos vevaxelflänsens i 17 urtagsparti 23. Varje tapp är vidare vridbart lagrad (med icke-visade nållager) i kopplingshalvan 29 samt i vevaxelflärisen 17. Följaktligen kommer kopplingshalvan - 29 att kunna tippas i godtycklig radiell riktning i förhållande till vevaxelflänsen 17.

På motsvarande sätt gäller för den andra kopplingshalvan 31 att den omfattar en del I 32 bestående av fyra tappar som tillsammans formar ett kors. Den korsformade de- len 32 är medelst två av sina tappar förbunden med kopplingshalvan 3, vilken är väsentligen gaffelforrnad, medan de övriga två tappama är förbundna med den cy- lindriska innerytan hos vevaxeländens urtagsparti 25. Varje tapp är vidare vridbart lagrad (med icke-visade nållager) i kopplingshalvan 31 samt i vevaxeländen 13.

Följaktligen kommer kopplingshalvan 31 att kunna tippas i godtycklig radiell rikt- ning i förhållande till vevaxelflänsen 13.

Kopplingshalvoma 29, 31 är förenade med splinestörbandet 33, vilket säkerställer att ett vridmoment kan överföras mellan kopplingshalvoma 29, 31, men också att en viss axiell törflytning av respektive kopplingshalva kan tillåtas under vevaxelns be- lastning. Genom detta arrangemang kommer vid justering av vevaxelns 7 position i radiell riktning, kopplingsarrangemanget 27, med sina tippbara kopplingshalvor 29, 31, att kunna anpassa sig och säkerställa en laafiöverföring oberoende avivevax-_ 526 640 8 i eländens 13 och vevaxelflänsens 17 inbördes positioner. Samtidigt påverkas inte motoms yttre dimensioner då kopplingsaggregatetär anordnat i urtaget 19. - - Istället fór det ovan beskrivna, kardanlmutslilcnande kopplingsarrangemanget kan i i andra kopplingar ntnyttjas och uppfinningen är inte begränsad till den ovan beskriv- na utfóringsforrnen. Exempelvis skulle s.k. constant Velocity joints (cv-j oints) kunna användas istället för den ovan beskrivna kopplingen. Fördelen med en cv-joint äratt denna kan överföra vridmoment med konstant vinkelhastighet.

Claims (8)

10 15 20 526 6401 Patentkrav ,

1. Kolvmotor (1) för ett motorfordon, innefattande ett kopplingsarrangemang (27) I för överföring av vridmoment .från en vevaxelände (13) till en i cylinderblocket lagrad vevaxelfläns (17), där vevaxeländen (13) är rörlig i radiell riktning med avseende på vevaxelflånsen ( 17), kännetecknad av att vevaxeländen (13) och vevaxelflänsen (17) tillsammans bildarett i axiell riktning utsträckt urtag (19) avsett att rymmaikopplingsarrangemanget (27). _

2. Kolvmotor enligt krav 1, varvid det av vevaxeländen (13) och vevaxelflänsen (17) bildade uttaget (19) är cylindriskt.

3. Kolvmotor enligt krav 1 eller 2, varvid urtaget (19) innefattar ett första urtags- parti (23) anordnat i vevaxeländen (13) och ett andra urtagsparti (25) anordnat i vevaxelflänsen (25).

4. Kolvrnotor enligt något av de tidigare lcraven, varvid kopplingsarrang-emanget (27) omfattar en första halva (29) fástad i det första urtagspartiet (23) och en * andra naiva (29) faatad i det andra dnagspaafiat (25), varvid de bada halvdma (29, 31) är hopkopplade med varandra för överföring av vridmoment.

5. Kolvmotor enligt krav 4, varvid den första (29) och den andra (31) halvan är rörligt anordnade, i urtagets (19) radiella riktning, i respektive urtagsparti (25, 27).

6. I Kolvmotor enligt krav 4 eller 5, varvid den första (29) och den andra (31) halvan är axiellt rörliga med avseende på varandra.

7. Kolvmotor enligt krav (6, varvid den första (29) och den andra (31) halvan är hopkopplade med varandra medelst ett splinesförband (33). 526 640 10

8. Kolvmotor enligt något av de tidigare kraven, varvid kopplingsaggregatet (27) anordnat i kolvmotorn (1) för överföring av vridmoment till ett svänghjul _ I i och/eller för drivning av en eller flera kamaxlar. “